專利名稱：一種具有多層復(fù)合結(jié)構(gòu)的ybco超導膜及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高溫超導膜及其制備方法，特別涉及一種具有多層復(fù)合結(jié)構(gòu)的YBCO超導膜及其制備方法。
背景技術(shù)：
年，朱經(jīng)武小組發(fā)現(xiàn)了超導轉(zhuǎn)變溫度突破液氮的“溫度壁壘”(77K)的釔鋇銅氧超導體，從此在世界范圍內(nèi)掀起了研究高溫超導電性的熱潮。YBa2Cu307-x (YBCO)是高溫超導體的典型代表，由于其自身的優(yōu)點，即在77K的液氮溫區(qū)下，有著較高的不可逆場(7T)，高的載流能力(O. flOMA/cm2)，低的交流損耗等優(yōu)點，一經(jīng)發(fā)現(xiàn)就引起了科學家對其研究的極大興趣，YBCO的商業(yè)化也必將給電力系統(tǒng)帶來革命化的進展。BiSrCaCuO (BSCCO)在20世紀90年代末期實現(xiàn)商業(yè)化，被稱作第一代超導帶材。但是由于Bi系超導材料的不可逆場僅為O. 2T (77K)，外場的應(yīng)用條件要求非常嚴格，一旦在稍微強的磁場環(huán)境下應(yīng)用就面臨著失超的危險，更為關(guān)鍵的是制備BSCCO超導帶材的方法是銀套管(PIT)法，材料的成本昂貴，這限制了它的大范圍應(yīng)用。YBCO超導帶材被稱為第二代超導帶材，與第一代超導帶材相比，YBCO高溫超導材料具有更高的不可逆場，其低溫的高場性能更好，并且在制備的過程中不使用貴金屬，具有較低的理論價格，鉍系BSCCO的最低理論價格為50美元/千安米，而釔系YBCO可下降為15美元/千安米，更具商業(yè)化前景。近年來，科學家們投入大量的人力、物力、財力在YBCO涂層導體的研究工作上，取得一系列可喜的進展，人們對其商業(yè)化的目標也變得愈加迫切。目前美國超導公司制備的二代超導帶材的臨界電流可以達到250A/cm，但是由于超導磁體，電機，變壓器和輸電電纜等需要較聞的載流能力，如何能夠有效的提聞YBCO超導帶材整體的載流能力從而提聞提高性價比才能滿足廣泛的需求。YBCO作為涂層導體能夠在強電領(lǐng)域應(yīng)用主要是由于它具有能夠負載電流且不損耗的特性。對超導帶材來說，在臨界電流密度(Jc)保持不變增加它的厚度也就提高了它的載流能力。因此，如何制備具有高臨界電流密度的厚膜就成為當前YBCO高溫超導涂層應(yīng)用過程中亟待解決的關(guān)鍵問題。美國空軍實驗室T. Haugan研究小組在Nature上報道了脈沖激光沉積(PLD)法，該方法采用兩個不同的靶交替沉積YBCO薄膜和非超導相Y2BaCu05 (211)。沉積的“211”納米顆粒尺寸為O. 5^1. 5 nm，密度為5飛X 1011/cm2。這些高密度的點缺陷起到了磁通釘扎的作用，使得臨界電流密度由純YBCO薄膜的2-3MA/cm2提高到4MA/cm2以上。他們最終通過用多層膜疊加的方式制備了高性能的YBCO涂層，提高了其載流能力。盡管美國空軍實驗室采用脈沖激光沉積法(PLD)通過多層疊加的方式制備了 YBCO厚膜，但是該法采用的脈沖激光沉積需要昂貴的真空系統(tǒng)，沉積速率比較低，工藝比較復(fù)雜、成本很高。目前國內(nèi)只有中國專利CN 101719399 A提及了厚膜的制備。該專利采用化學溶液法用丙烯酸銅代替三氟乙酸銅，并且在前驅(qū)液中添加乙二醇胺制備了厚度為I微米的YBCO厚膜。盡管該專利制備了 YBCO厚膜，但厚度僅為I個微米，對提高YBCO涂層的載流能力有限。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的第一方面問題在于克服現(xiàn)有技術(shù)中制備的YBCO超導薄膜載流能力較弱的缺點，提供一種具有高載流能力的多層復(fù)合結(jié)構(gòu)的YBCO超導膜。本發(fā)明所要解決的第二方面問題在于提供一種具有多層復(fù)合結(jié)構(gòu)的YBCO超導膜的制備方法。為了解決上述的第一方面的技術(shù)問題，本發(fā)明提供的技術(shù)方案為具有多層復(fù)合結(jié)構(gòu)的YBCO超導膜，其特征在于，其包括在基體上交替沉積YBCO膜和BaTiO3膜，即在基體上沉積的第一層為YBCO膜，第二層為BaTiO3膜，第三層為YBCO膜，第四層為BaTiO3膜，第五層為YBCO膜，第六層為BaTiO3膜，第七層為YBCO膜。優(yōu)選地，所述YBCO超導膜厚度達到I. 5-1. 8微米。優(yōu)選地，所述基片為鋁酸鑭、鈦酸鍶或氧化鎂單晶基片。為了解決上述的第二方面的技術(shù)問題，本發(fā)明提供的技術(shù)方案為一種具有多層復(fù)合結(jié)構(gòu)YBCO超導膜的制備方法，包括如下步驟
(1)YBCO前驅(qū)溶液的配置
A.按照Y Ba Cu=l. 5:2:3 的摩爾比將 Y (CH3COO) 3、Ba (CH3COO) 2 和 Cu (CH3COO) 2 三種粉末混合，溶于含三氟乙酸的去離子水中，配成溶液，其中溶質(zhì)與溶劑的摩爾比為I :100 ;攪拌均勻再蒸除溶劑得到凝膠；
B.將凝膠加入甲醇中，凝膠與甲醇的摩爾比為I:50，攪拌后，蒸除溶劑，去除雜質(zhì)，得到純凈的凝膠；
C.將制得的純凈凝膠加入到甲醇中，制成Y、Ba和Cu三種金屬總離子濃度為I.5-3. Omo I/L的前驅(qū)液；
(2)薄膜涂覆I:將步驟(I)制成的前驅(qū)液采用旋涂或提拉方法涂覆在基片上；
(3)低溫預(yù)燒將涂覆好的基片置于高溫管式石英爐中，在300°C_500°C溫度下進行10h的低溫熱處理，分解三氟乙酸鹽，升溫速率為40°C /h ；
(4)高溫燒結(jié)I:將經(jīng)過步驟(3)處理的基片置于750°C _850°C的高溫下熱處理2_4 h，生成四方相YBCO膜，升溫速度為400°C /h ；
其特征在于，所述步驟(4)后，還包括如下步驟
步驟(5)薄膜涂覆II:將乙酰丙酮鈦和乙酸鋇室溫下溶于甲醇中，配制得到金屬鈦離子和鋇離子濃度均為O. Γ0. 5mol/L的前驅(qū)液，將該前驅(qū)液旋涂在經(jīng)過燒結(jié)的YBCO薄膜上；
步驟(6)高溫燒結(jié)II:將步驟(5)處理的樣品置于600°C _650°C的高溫下熱處理1_2h，生成BaTiO3膜，升溫速度為400°C /h;
步驟(7)在處理的樣品上依次按照步驟(2)- (4)和步驟(5)- (6)交替沉積YBCO膜共4次和BaTiO3膜共3次，最后在氧氣氛圍中進行熱處理，制備出結(jié)構(gòu)為YBCO/ BaTiO3/YBCO/ BaTiO3 /YBCO/ BaTi03/YBC0 七層，厚度為 I. 5 微米的 YBCO 超導厚膜。優(yōu)選地，步驟(2)中所述基片為鋁酸鑭、鈦酸鍶或氧化鎂單晶基片。優(yōu)選地，所述步驟(4)高溫燒結(jié)I和(6)高溫燒結(jié)II是在濕潤的氧氣和氬氣混合氣氛下進行。相對于現(xiàn)有技術(shù)中的方案，本發(fā)明的具有多層復(fù)合結(jié)構(gòu)的YBCO超導膜及其制備方法的優(yōu)點是
I.本發(fā)明在三氟乙酸鹽-金屬有機沉積YBCO膜的基礎(chǔ)上，采用化學溶液法制備超薄的具有外延結(jié)構(gòu)的BaTiO3膜,這層BaTiO3薄膜不僅能起到傳遞雙軸織構(gòu)的作用，還能作為YBCO膜有效釘扎中心，并且還能松弛YBCO厚膜中的應(yīng)力，避免產(chǎn)生裂紋。本發(fā)明采用全化學溶液法在基體上交替沉積YBCO膜和BaTiO3膜的多層膜，特別是 YBCO/ BaTiO3/ YBCO/ BaTiO3 /YBCO/ BaTi03/YBC0七層膜，厚度達到 L 5 微米的 YBCO超導膜。該YBCO厚膜臨界電流密度沒有迅速衰減，在零場下臨界電流密度達到4. OMA/cm2，大大提高了 YBCO厚膜的載流能力，降低了涂層導體的生產(chǎn)成本，拓寬了 YBCO涂層導體的應(yīng)用范圍。


圖I是實施例I制備的YBCO厚膜的場發(fā)射掃描電子顯微鏡圖片；
圖2是實施例2制備的YBCO厚膜的場發(fā)射掃描電子顯微鏡圖片；
圖3是實施例3制備的YBCO厚膜X射線衍射(102)極圖4是實施例4制備的YBCO厚膜的場發(fā)射掃描電子顯微鏡圖片；
圖5是實施例4制備的YBCO厚膜X射線衍射(102)極圖。
具體實施例方式以下結(jié)合具體實施例對上述方案做進一步說明。應(yīng)理解，這些實施例是用于說明本發(fā)明而不限于限制本發(fā)明的范圍。實施例中采用的實施條件可以根據(jù)具體廠家的條件做進一步調(diào)整，未注明的實施條件通常為常規(guī)實驗中的條件。實施例I
(1)YBCO前驅(qū)溶液的配置
A.稱取乙酸釔、乙酸鋇和乙酸銅分別為O.005 mol、0.01 mol和O. 015 mol，將乙酸釔、乙酸鋇和乙酸銅混合后溶于含10mol%的三氟乙酸的IOOml去離子水中配成溶液；經(jīng)磁力攪拌器攪拌I h后，再采用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀蒸除溶劑得到凝膠；
B.將30mL的甲醇加入上述凝膠中，再經(jīng)磁力攪拌器攪拌O. 5 h后再采用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀蒸除溶劑以進一步去除水分等雜質(zhì)而得到非常純凈的凝膠；
C.將步驟B制得的凝膠加入到20ml甲醇中，制成Y、Ba和Cu三種金屬總離子濃度為
I.5 mo I/L的前驅(qū)液；
(2)薄膜涂覆I:將步驟(I)制得的前驅(qū)液以1500轉(zhuǎn)/分的速度旋涂在鈦酸鍶單晶基片上，旋涂時間為90 S。(3)低溫預(yù)燒將涂覆好的基片放在石英舟里送入高溫管式石英爐里進行低溫熱處理和高溫熱處理，最后得到四方相的YBCO膜。所述的低溫熱處理是濕潤的氧氣條件下進行，是將500 sccm的氧氣經(jīng)過裝有蒸餾水的玻璃瓶把水蒸氣帶入反應(yīng)室，使反應(yīng)室中水蒸氣壓力為100 hPa，從室溫平均以40V /h的升溫速率升溫至300°C，然后再爐冷卻至室溫。低溫熱處理的目的是分解三氟乙酸鹽，形成無定型的前驅(qū)膜并排出有害的殘余物質(zhì)。整個分解時間約為10 h。(4)高溫燒結(jié)I :高溫熱處理是在濕潤的氧氣和氬氣混合氣氛下進行，把500 sccm含有500 ppm氧氣的氬氣混合氣體經(jīng)過裝有蒸餾水的玻璃瓶把水蒸氣帶入反應(yīng)室，使反應(yīng)室中水蒸氣壓力為160 hPa,先是以400°C /h的升溫速率升至最高溫750 °C，在750°C保溫2h后直接通入含有500 ppm氧氣的氬氣混合氣體，然后以100 °C/h降溫至室溫，得到四方相的YBCO膜。(5)薄膜涂覆II:將O. OOOlmol的乙酰丙酮鈦和O. OOOlmol乙酸鋇于室溫溶于10 mL的甲醇中，配制得到金屬鈦離子和鋇離子濃度均為O. lmol/L的前驅(qū)液；將該前驅(qū)液以1500轉(zhuǎn)/分的速度旋涂在經(jīng)過燒結(jié)的YBCO薄膜上；
(6)高溫燒結(jié)II:將經(jīng)過步驟(5)處理的樣品置于6001的高溫下熱處理I h，生成BaTiO3膜；此步驟的升溫速度為400 V /h;
(7)在處理的樣品上依次按照步驟(2)-(4)和步驟(5)- (6)交替沉積YBCO膜和881103膜，最后在500sccm氧氣氛圍中進行500°C熱處理lh，制備出YBCO/ BaTiO3/ YBCO/BaTiO3 /YBCO/ BaTi03/YBC0七層厚度為I. 5微米的YBCO超導厚膜。用場發(fā)射掃描電鏡對該樣品進行了表面形貌觀察，YBCO厚膜表面平整、致密，沒有裂紋，如圖I所示。實施例2
(1)YBCO前驅(qū)溶液的配置
A.稱取乙酸釔、乙酸鋇和乙酸銅分別為O.01 mol,O. 02 mol和O. 03 mol，將乙酸釔、乙酸鋇和乙酸銅混合后溶于含20mol%的三氟乙酸的200ml去離子水中配成溶液；將溶液經(jīng)磁力攪拌器攪拌2 h后，再采用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀蒸除溶劑得到凝膠；
B.將60mL的甲醇加入制得的凝膠中，再經(jīng)磁力攪拌器攪拌I h后再采用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀蒸除溶劑以進一步去除水分等雜質(zhì)而得到非常純凈的凝膠；
C.將制得的純凈凝膠加入到30ml甲醇中，制成Y、Ba和Cu三種金屬總離子濃度為2mo I/L的前驅(qū)液；
(2)薄膜涂覆I:將步驟(I)制得的前驅(qū)液以3000轉(zhuǎn)/分的速度旋涂在鋁酸鑭單晶基片上，旋涂時間為90 s;
(3)低溫預(yù)燒涂敷好的基片放在石英舟里送入高溫管式石英爐里進行低溫熱處理和高溫熱處理，最后得到四方相的YBCO膜；
低溫熱處理是濕潤的氧氣條件下進行，是將500 sccm的氧氣經(jīng)過裝有蒸餾水的玻璃瓶把水蒸氣帶入反應(yīng)室，使反應(yīng)室中水蒸氣壓力為130 hPa，從室溫平均以40 V /h的升溫速率升溫至400 V，然后再爐冷卻至室溫。低溫熱處理的目的是分解三氟乙酸鹽，形成無定型的前驅(qū)膜并排出有害的殘余物質(zhì)。整個分解時間約為10 h。(4)高溫燒結(jié)I:
高溫熱處理是在濕潤的氧氣和氬氣混合氣氛下進行，把500 sccm含有500 ppm氧氣的氬氣混合氣體經(jīng)過裝有蒸餾水的玻璃瓶把水蒸氣帶入反應(yīng)室，使反應(yīng)室中水蒸氣壓力為200 hPa,先是以400 °C/h的升溫速率升至最高溫800 °C，在800 °C保溫3h后直接通入含有500 ppm氧氣的氬氣混合氣體，然后以100 °C/h降溫至室溫，得到四方相的YBCO膜。(5)薄膜涂覆II:將0. 00025mol的乙酰丙酮鈦和0. 00025mol乙酸鋇于室溫溶于10 mL的甲醇中，配制得到金屬鈦離子和鋇離子濃度均為0. 25mol/L的前驅(qū)液；將該前驅(qū)液以3000轉(zhuǎn)/分的速度旋涂在經(jīng)過步驟(4)燒結(jié)的YBCO薄膜上；
(6)高溫燒結(jié)II:將經(jīng)過處理的樣品置于625°C的高溫下熱處理1.5 h，生成BaTiO3膜；此步驟的升溫速度為400°C /h;
(7)在經(jīng)過處理的樣品上依次按照步驟(2)- (4)和步驟(5)- (6)交替沉積YBCO膜和881103膜，最后在500sccm氧氣氛圍中進行500 °C熱處理lh，制備出YBCO/ BaTiO3/ YBCO/BaTiO3 /YBCO/ BaTi03/YBC0七層厚度為I. 5微米的YBCO超導厚膜。用場發(fā)射掃描電鏡對該樣品進行了表面形貌觀察，YBCO厚膜表面平整、致密，沒有裂紋，如圖2所示。實施例3
(1)YBCO前驅(qū)溶液的配置
A.稱取乙酸釔、乙酸鋇和乙酸銅分別為O.015 mol,O. 03 mol和O. 045 mol，將乙酸釔、乙酸鋇和乙酸銅混合后溶于含30mol%的三氟乙酸的300ml去離子水中配成溶液；溶液經(jīng)磁力攪拌器攪拌3 h后，再采用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀蒸除溶劑得到凝膠；
B.將90mL的甲醇加入制得的凝膠中，再經(jīng)磁力攪拌器攪拌I. 5 h后再采用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀蒸除溶劑以進一步去除水分等雜質(zhì)而得到非常純凈的凝膠；
C.將制得的純凈凝膠加入到30ml甲醇中，制成Y、Ba和Cu三種金屬總離子濃度為
3.O mo I/L的前驅(qū)液；
(2)將制得的前驅(qū)液以4500轉(zhuǎn)/分的速度旋涂在氧化鎂單晶基片上，旋涂時間為90s;
(3)涂敷好的基片放在石英舟里送入高溫管式石英爐里進行低溫熱處理和高溫熱處理，最后得到四方相的YBCO膜；
低溫熱處理是濕潤的氧氣條件下進行，是將500 sccm的氧氣經(jīng)過裝有蒸餾水的玻璃瓶把水蒸氣帶入反應(yīng)室，使反應(yīng)室中水蒸氣壓力為160 hPa，從室溫平均以40 V /h的升溫速率升溫至500°C，然后再爐冷卻至室溫。低溫熱處理的目的是分解三氟乙酸鹽，形成無定型的前驅(qū)膜并排出有害的殘余物質(zhì)，整個分解時間約為10 h;
(4)高溫熱處理是在濕潤的氧氣和氬氣混合氣氛下進行，把500sccm含有500 ppm氧氣的氬氣混合氣體經(jīng)過裝有蒸餾水的玻璃瓶把水蒸氣帶入反應(yīng)室，使反應(yīng)室中水蒸氣壓力為240 hPa,先是以400 V /h的升溫速率升至最高溫850 V，在850 °C保溫4h后直接通入含有500 ppm氧氣的氬氣混合氣體，然后以100 V /h降溫至室溫，得到四方相的YBCO膜。(5)薄膜涂覆II:將0. 0005mol的乙酰丙酮鈦和0. 0005mol乙酸鋇于室溫溶于10HiL的甲醇中，配制得到金屬鈦離子和鋇離子濃度均為0. 5mol/L的前驅(qū)液；將該前驅(qū)液以4500轉(zhuǎn)/分的速度旋涂在經(jīng)過步驟(6)燒結(jié)的YBCO薄膜上；
(6)將經(jīng)過處理的樣品置于650°C的高溫下熱處理2h，生成BaTiO3膜；此步驟的升溫速度為400 0C /h;
(7)在經(jīng)過處理的樣品上依次按照步驟(2)-(4)和步驟(5)- (6)交替沉積YBCO膜和881103膜，最后在500sccm氧氣氛圍中進行500°C熱處理lh，制備出YBCO/ BaTiO3/ YBCO/BaTiO3 /YBCO/ BaTi03/YBC0 七層厚度為 I. 5 微米的 YBCO 超導厚膜。用在 Philips X’Pert型X射線衍射儀對樣品進行了 YBCO薄膜的(102)面的極圖分析，如圖3所示。從圖中可以看出，制備的YBCO薄膜YBCO (001)面呈同心圓環(huán)狀分布，四個明顯的、沒有任何衛(wèi)星點或?qū)捇F(xiàn)象的斑點為YBCO的(001)的衍射峰，表明YBCO薄膜完全呈c軸取向。從(102)極圖分析可知，YBCO薄膜沒有a軸晶粒，完全呈c軸取向。實施例4(1)YBCO前驅(qū)溶液的配置
A.稱取乙酸釔、乙酸鋇和乙酸銅分別為O.01 mol,O. 02 mol和O. 03 mol，將乙酸釔、乙酸鋇和乙酸銅混合后溶于含20mol%的三氟乙酸的200ml去離子水中配成溶液；制得的溶液經(jīng)磁力攪拌器攪拌2 h后，再采用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀蒸除溶劑得到凝膠；
B.將60mL的甲醇加入制得的凝膠中，再經(jīng)磁力攪拌器攪拌I h后再采用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀蒸除溶劑以進一步去除水分等雜質(zhì)而得到非常純凈的凝膠；
C.將制得的純凈凝膠加入到30ml甲醇中，制成Y、Ba和Cu三種金屬總離子濃度為2mo I/L的前驅(qū)液；
(2)薄膜涂覆I:將步驟(I)的前驅(qū)液以lOcm/min的提拉速度涂覆在鋁酸鑭單晶基片
上；
(3)低溫預(yù)燒涂敷好的基片放在石英舟里送入高溫管式石英爐里進行低溫熱處理和高溫熱處理，最后得到四方相的YBCO膜；
低溫熱處理是濕潤的氧氣條件下進行，是將500 sccm的氧氣經(jīng)過裝有蒸餾水的玻璃瓶把水蒸氣帶入反應(yīng)室，使反應(yīng)室中水蒸氣壓力為130 hPa，從室溫平均以40 V /h的升溫速率升溫至400°C，然后再爐冷卻至室溫。低溫熱處理的目的是分解三氟乙酸鹽，形成無定型的前驅(qū)膜并排出有害的殘余物質(zhì)。整個分解時間約為10 h。(4)高溫燒結(jié)I :高溫熱處理是在濕潤的氧氣和氬氣混合氣氛下進行，把500 sccm含有500 ppm氧氣的氬氣混合氣體經(jīng)過裝有蒸餾水的玻璃瓶把水蒸氣帶入反應(yīng)室，使反應(yīng)室中水蒸氣壓力為200 hPa,先是以400 °C/h的升溫速率升至最高溫800 °C，在800 V保溫3h后直接通入含有500 ppm氧氣的氬氣混合氣體，然后以100 °C/h降溫至室溫，得到四方相的YBCO膜;
(5)薄膜涂覆II:將0.00025mol的乙酰丙酮鈦和0. 00025mol乙酸鋇于室溫溶于10mL的甲醇中，配制得到金屬鈦離子和鋇離子濃度均為0. 25mol/L的前驅(qū)液；將該前驅(qū)液以3000轉(zhuǎn)/分的速度旋涂在經(jīng)過燒結(jié)的YBCO薄膜上；
(6)高溫燒結(jié)II:將經(jīng)過處理的樣品置于6251的高溫下熱處理1.5 h，生成BaTiO3膜；此步驟的升溫速度為400 0C /h;
(7)在經(jīng)過處理的樣品上依次按照步驟(2)-(4)和步驟(5)- (6)交替沉積YBCO膜和881103膜，最后在500sccm氧氣氛圍中進行500 °C熱處理lh，制備出YBCO/ BaTiO3/ YBCO/BaTiO3 /YBCO/ BaTi03/YBC0七層厚度為I. 5微米的YBCO超導厚膜。用場發(fā)射掃描電鏡對該樣品進行了表面形貌觀察，YBCO厚膜表面平整、致密，沒有裂紋，如圖4所示。采用PhilipsX’Pert型X射線衍射儀對樣品進行了 YBCO薄膜的(102)面的極圖分析，如圖5所示。從圖中可以看出，制備的YBCO薄膜YBCO(OOl)面呈同心圓環(huán)狀分布，四個明顯的、沒有任何衛(wèi)星點或?qū)捇F(xiàn)象的斑點為YBCO的(001)的衍射峰，表明YBCO薄膜完全呈c軸取向。從
(102)極圖分析可知，YBCO薄膜沒有a軸晶粒，完全呈c軸取向。
以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理、主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下本發(fā)明還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本發(fā)明范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種具有多層復(fù)合結(jié)構(gòu)的YBCO超導膜，其特征在于，其包括在基體上交替沉積YBCO膜和BaTiO3膜，即在基體上沉積的第一層為YBCO膜，第二層為BaTiO3膜，第三層為YBCO膜，第四層為BaTiO3膜，第五層為YBCO膜，第六層為BaTiO3膜，第七層為YBCO膜。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的YBCO超導膜，其特征在于，所述YBCO超導膜厚度達到I.5-1. 8 微米。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的YBCO超導膜，其特征在于，所述基片為鋁酸鑭、鈦酸鍶或氧化鎂單晶基片。
4.一種具有多層復(fù)合結(jié)構(gòu)的YBCO超導膜的制備方法，包括如下步驟(1)YBCO前驅(qū)溶液的配置A.按照Y Ba Cu=l. 5:2:3 的摩爾比將 Y (CH3COO) 3、Ba (CH3COO) 2 和 Cu (CH3COO) 2 三種粉末混合，溶于含三氟乙酸的去離子水中，配成溶液，其中溶質(zhì)與溶劑的摩爾比為I :100 ；攪拌均勻再蒸除溶劑得到凝膠；B.將凝膠加入甲醇中，凝膠與甲醇的摩爾比為I:50，攪拌后，蒸除溶劑，去除雜質(zhì)，得到純凈的凝膠；C.將制得的純凈凝膠加入到甲醇中，制成Y、Ba和Cu三種金屬總離子濃度為I.5-3. Omo I/L的前驅(qū)液；(2)薄膜涂覆I:將步驟(I)制成的前驅(qū)液采用旋涂或提拉方法涂覆在基片上；(3)低溫預(yù)燒將涂覆好的基片置于高溫管式石英爐中，在300°C_500°C溫度下進行10h的低溫熱處理，分解三氟乙酸鹽，升溫速率為40°C /h ；(4)高溫燒結(jié)I:將經(jīng)過步驟(3)處理的基片置于750°C _850°C的高溫下熱處理2_4 h，生成四方相YBCO膜，升溫速度為400°C /h ；其特征在于，所述步驟(4)后，還包括如下步驟步驟(5)薄膜涂覆II:將乙酰丙酮鈦和乙酸鋇室溫下溶于甲醇中，配制得到金屬鈦離子和鋇離子濃度均為O. Γ0. 5mol/L的前驅(qū)液，將該前驅(qū)液旋涂在經(jīng)過燒結(jié)的YBCO薄膜上；步驟(6)高溫燒結(jié)II:將步驟(5)處理的樣品置于600°C _650°C的高溫下熱處理1_2h，生成BaTiO3膜，升溫速度為400°C /h;步驟(7)在處理的樣品上依次按照步驟(2)- (4)和步驟(5)- (6)交替沉積YBCO膜共4次和BaTiO3膜共3次，最后在氧氣氛圍中進行熱處理，制備出結(jié)構(gòu)為YBCO/ BaTiO3/YBCO/ BaTiO3 /YBCO/ BaTi03/YBC0 七層，厚度為 I. 5 微米的 YBCO 超導厚膜。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的YBCO超導膜的制備方法，其特征在于，步驟(2)中所述基片為鋁酸鑭、鈦酸鍶或氧化鎂單晶基片。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的YBCO超導膜的制備方法，其特征在于，所述步驟(4)高溫燒結(jié)I和(6)高溫燒結(jié)II是在濕潤的氧氣和氬氣混合氣氛下進行。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種具有多層復(fù)合結(jié)構(gòu)的YBCO超導膜及其制備方法，該方法包括首先把乙酸釔、乙酸鋇和乙酸銅按照比例混合溶于三氟乙酸的水溶液中；攪拌均勻后真空蒸干溶劑得到凝膠；再加入甲醇攪拌均勻后蒸干溶劑得到凝膠；隨后加入甲醇，制成前驅(qū)液；然后將前驅(qū)液涂覆在基片上；涂覆好的薄膜先經(jīng)過低溫熱處理過程，分解三氟乙酸鹽；然后進行高溫熱處理獲得具有四方相的YBCO薄膜；將乙酰丙酮鈦的前驅(qū)液涂覆在YBCO薄膜上，進行高溫熱處理；再依次重復(fù)涂覆Y、Ba和Cu的前驅(qū)液和乙酰丙酮鈦的前驅(qū)液并進行相應(yīng)的熱處理，制備出結(jié)構(gòu)為YBCO/BaTiO3/YBCO/BaTiO3/YBCO/BaTiO3/YBCO七層厚度的YBCO超導膜。該YBCO厚膜在零場下臨界電流密度達到4.0MA/cm2，大大提高了YBCO厚膜的載流能力。
文檔編號H01L39/24GK102931338SQ20121042638
公開日2013年2月13日 申請日期2012年10月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月31日
發(fā)明者蔡淵, 賀昱旻, 周莉, 艾青, 程鵬, 古宏偉, 丁發(fā)柱 申請人:蘇州新材料研究所有限公司